DE102009027350A1 - Exhaust treatment device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ein Abgaskatalysator (2) und eine Heizeinrichtung (21) sind in einem Abgasdurchgang (11) der Brennkraftmaschine installiert. Ein stromaufwärtsseitiger Wärmetauscher (41) und ein stromabwärtsseitiger Wärmetauscher (42), die durch einen Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) verbunden sind, sind an beiden Seiten des Abgaskatalysators (2) installiert. Eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (44) ist in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) installiert, um eine Strömung des Wärmemediums in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) zu ermöglichen und zu unterbinden. Ein Steuergerät (3) steuert die Heizeinrichtung (21) und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (44), so dass das Wärmemedium die Wärme von dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher (42) zu dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher (41) oder von dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher (41) zu dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher (42) gemäß einer Temperatur des Abgases transportiert, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird.An exhaust catalyst (2) and a heater (21) are installed in an exhaust passage (11) of the internal combustion engine. An upstream-side heat exchanger (41) and a downstream-side heat exchanger (42) connected by a heat recovery passage (43) are installed on both sides of the catalytic converter (2). A heat medium conveying device (44) is installed in the heat recovery passage (43) to allow and inhibit flow of the heat medium in the heat recovery passage (43). A controller (3) controls the heater (21) and the heat medium conveying device (44) so that the heat medium transfers the heat from the downstream side heat exchanger (42) to the upstream side heat exchanger (41) or from the upstream side heat exchanger (41) to the downstream side heat exchanger (42) transported in accordance with a temperature of the exhaust gas, which is discharged from the internal combustion engine in the exhaust passage (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungsgerät für eine Brennkraftmaschine, das einen Abgaskatalysator an einem Abgasdurchgang hat, und betrifft insbesondere das Abgasbehandlungsgerät, das eine Einrichtung zum Zurückgewinnen oder Abgeben von Abgaswärme hat.The The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for an internal combustion engine, which is an exhaust gas catalyst has at an exhaust passage, and in particular relates to the exhaust gas treatment device, the means for retrieving or delivering Has exhaust heat.

Im Allgemeinen ist ein Abgaskatalysator in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine installiert, um Abgas mit Hilfe einer Wirkung eines Katalysators zu reinigen, der in dem Abgaskatalysator aufgenommen ist. Darüber hinaus, um eine Reinigungsleistung des Abgaskatalysators zu einer kalten Zeit zu verbessern, ist ein Gerät bekannt, das eine Einrichtung zum Erwärmen des Abgaskatalysators hat. In dem Gerät wird eine Temperatur des Abgaskatalysators erhöht, um eine Aktivierung des Katalysators zu fördern. Beispielsweise beschreibt JP 2002-047922 A ein Steuergerät, das bei einem Start einen Abgaskatalysator in einem Fahrzeug erwärmt, das eine Antriebskraftquelle, wie eine Brennkraftmaschine, hat. In dem Gerät ist ein gasreinigender Abgaskatalysator in einem Abgasrohr installiert. Ein Verbrennungsgasdurchgang, der sich von einer Verbrennungsheizeinrichtung erstreckt, die zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine verwendet wird, ist mit einer stromaufwärtigen Seite des gasreinigenden Abgaskatalysators verbunden.In general, an exhaust catalyst is installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine to purify exhaust gas by means of an action of a catalyst accommodated in the exhaust catalyst. Moreover, in order to improve a purification performance of the catalytic converter at a cold time, a device having a device for heating the catalytic converter is known. In the apparatus, a temperature of the exhaust gas catalyst is increased to promote activation of the catalyst. For example, describes JP 2002-047922 A a controller that heats an exhaust gas catalyst in a vehicle having a driving power source such as an internal combustion engine at a start. In the device, a gas-cleaning catalytic converter is installed in an exhaust pipe. A combustion gas passage extending from a combustion heater used for warming up the internal combustion engine is connected to an upstream side of the gas purifying catalytic converter.

Jedoch hat das Steuergerät, das in JP 2002-047922 A beschrieben ist, den Nachteil, dass ein Wärmeausnutzungsgrad niedrig ist, da Wärme, die durch den Abgaskatalysator hindurchgegangen ist, abgegeben wird. In dieser Hinsicht kann man in Betracht ziehen, die Wärme des Abgases durch Verwenden eines Wärmerückgewinnungsgeräts zu nützen, das in JP 2008-025557 A beschrieben ist.However, the controller used in JP 2002-047922 A is described, the disadvantage that a heat efficiency is low, since heat that has passed through the catalytic converter is discharged. In this regard, it may be considered to use the heat of the exhaust gas by using a heat recovery device that is in JP 2008-025557 A is described.

JP 2008-025557 A beschreibt ein Abgaswärmerückgewinnungsgerät. In dem Gerät sind ein Wärmetauschdurchgang und ein Wärmemediumdurchgang koaxial an einem Außenumfang eines Umgehungsdurchgangs angeordnet. Ein Umschaltventil verbindet einen Abgasdurchgang mit dem Umgehungsdurchgang oder dem Wärmetauschdurchgang. Das Gerät leitet das Abgas in den Wärmetauschdurchgang zu einer Zeit ein, wenn das Fahrzeug kalt ist, um die rückgewonnene Wärme zum Aufwärmen der Brennkraftmaschine etc. zu verwenden. Nach dem Aufwärmen der Brennkraftmaschine wird das Abgas in den Umgehungsdurchgang eingeleitet und wird zu der Außenseite abgegeben. JP 2008-025557 A describes an exhaust heat recovery device. In the apparatus, a heat exchange passage and a heat medium passage are coaxially arranged on an outer circumference of a bypass passage. A switching valve connects an exhaust passage to the bypass passage or the heat exchange passage. The apparatus introduces the exhaust gas into the heat exchange passage at a time when the vehicle is cold, to use the recovered heat to warm up the engine, etc. After the warm-up of the internal combustion engine, the exhaust gas is introduced into the bypass passage and discharged to the outside.

In dem Wärmerückgewinnungsgerät, das in JP 2008-025557 A beschrieben wird, sind jedoch ein Durchgangsaufbau zum Ausbilden von zwei oder mehreren Durchgängen und ein Aufbau zum Umschalten einer Strömung des Abgases kompliziert.In the heat recovery unit, which in JP 2008-025557 A however, a through structure for forming two or more passages and a structure for switching a flow of the exhaust gas are complicated.

Darüber hinaus, da das Wärmemedium sich in einem heißen Zustand verschlechtern kann, ist es notwendig, die Strömung des Abgases zu ändern, um eine Verschlechterung des Wärmemediums zu verhindern. Aus diesem Grund ist das Umschaltventil installiert. Jedoch hat das Umschaltventil einen Aufbau, in dem ein Ventilelement, das sich um eine Ventilachse drehen kann, ein Öffnungsende eines Umgehungsrohrs öffnet und schließt. Deshalb ist eine Zuverlässigkeit in einer heißen und korrodierenden Umgebung niedrig.About that also, because the heat medium is in a hot Condition can worsen, it is necessary to change the flow of the exhaust gas to deteriorate the heat medium to prevent. For this reason, the change-over valve is installed. However, the switching valve has a structure in which a valve element, which can rotate around a valve axis, an opening end a bypass pipe opens and closes. Therefore is a reliability in a hot and corrosive Environment low.

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems gemacht. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasbehandlungsgerät vorzusehen, das eine Einrichtung zum Erwärmen eines Abgaskatalysators an einem Abgasdurchgang hat und das den Abgaskatalysator durch effizientes Ausnützen von erzeugter Wärme wirksam erwärmt. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasbehandlungsgerät vorzusehen, das eine Verschlechterung eines Wärmemediums hemmen kann und eine Haltbarkeit in einer heißen und korrodierenden Umgebung verbessern kann, um eine Effizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern.The The present invention is in view of the above Problems made. Therefore, it is an object of the present invention to provide an exhaust gas treatment device comprising a device for heating an exhaust gas catalyst at an exhaust gas passage and that has the catalytic converter through efficient exploitation effectively heated by generated heat. It is one Another object of the present invention, an exhaust treatment device to provide the deterioration of a heat medium can inhibit and durability in a hot and corrosive Environment can improve, for efficiency and reliability to improve.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Abgasbehandlungsgerät für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Abgasbehandlungsgerät hat einen Abgaskatalysator, eine Erwärmungseinrichtung, eine stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung, eine stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung, einen Wärmerückgewinnungsdurchgang, eine Wärmemediumbeförderungseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung. Der Abgaskatalysator ist in einem Abgasdurchgang der Brennkraftmaschine installiert. Die Erwärmungseinrichtung erwärmt den Abgaskatalysator. Die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung ist an dem Abgasdurchgang an einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators installiert. Die stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung ist an dem Abgasdurchgang an einer stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators installiert. Der Wärmerückgewinnungsdurchgang verbindet die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung mit der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung, so dass das Wärmemedium in diesen zirkulieren kann. Die Wärmemediumbeförderungseinrichtung ist in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang installiert, um eine Strömung des Wärmemediums in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang zu ermöglichen und zu unterbinden. Die Steuerungseinrichtung steuert einen Betrieb der Erwärmungseinrichtung und einen Betrieb der Wärmemediumbeförderungseinrichtung so, dass das Wärmemedium die Wärme von der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung zu der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung oder von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung zu der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung gemäß einer Temperatur des Abgases transportiert, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang abgegeben wird.In order to achieve the object of the present invention, there is provided an exhaust gas treatment apparatus for an internal combustion engine. The exhaust gas treatment apparatus has an exhaust catalyst, a heater, an upstream side heat exchange device, a downstream side heat exchange device, a heat recovery passage, a heat medium transfer device, and a controller. The catalytic converter is installed in an exhaust passage of the internal combustion engine. The heating device heats the catalytic converter. The upstream side heat exchange device is installed on the exhaust passage at an upstream side of the catalytic converter. The downstream side heat exchange device is installed on the exhaust passage at a downstream side of the catalytic converter. The heat recovery passage connects the upstream side heat exchange device with the downstream side heat exchange device, so that the heat medium can circulate therein. The heat medium conveying device is installed in the heat recovery passage to enable and inhibit flow of the heat medium in the heat recovery passage. The control means controls an operation of the heating means and an operation of the heat medium conveying means such that the heat medium transfers the heat from the downstream side heat exchange means to the upstream side heat exchange means or from the upstream side heat exchange means to the downstream one Transported downstream heat exchanger device according to a temperature of the exhaust gas, which is discharged from the internal combustion engine in the exhaust passage.

Die Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser, wird am Besten von der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden.The Invention, along with additional tasks, features and advantages of this, is best understood from the following description, the appended claims and the accompanying Drawings understood.

1 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau eines Abgasbehandlungsgeräts für eine Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 FIG. 10 is a diagram showing an overall structure of an exhaust gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention; FIG.

2 ist ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn eine Abgastemperatur niedriger als eine Aktivierungstemperatur eines Katalysators ist; 2 FIG. 15 is a diagram showing an operation of the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment when an exhaust gas temperature is lower than an activation temperature of a catalyst; FIG.

3 ist ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn die Abgastemperatur höher als eine Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist; 3 FIG. 15 is a diagram showing an operation of the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment when the exhaust gas temperature is higher than a deterioration temperature of the catalyst; FIG.

4 ist ein Diagramm, das einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, zu dem ein zweiter Wärmerückgewinnungsdurchgang hinzugefügt ist, wenn die Abgastemperatur höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist; 4 FIG. 15 is a diagram showing an operation of the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment to which a second heat recovery passage is added when the exhaust gas temperature is higher than the activation temperature of the catalyst; FIG.

5 ist ein Graph, der einen Erwärmungseffekt in dem Abgasbehandlungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 5 FIG. 15 is a graph showing a heating effect in the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment; FIG.

6 ist ein Graph, der einen Kühleffekt in dem Abgasbehandlungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 6 Fig. 10 is a graph showing a cooling effect in the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment;

7 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts eines Abgasbehandlungsgeräts für eine Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform und zeigt dessen Betrieb, wenn eine Abgastemperatur höher als eine Aktivierungstemperatur eines Katalysators ist; 7 FIG. 10 is a cross-sectional view of a main portion of an exhaust gas treatment apparatus for an internal combustion engine according to a second embodiment, and shows an operation thereof when an exhaust gas temperature is higher than an activation temperature of a catalyst; FIG.

8 ist eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform und zeigt dessen Betrieb, wenn die Abgastemperatur höher als eine Verschlechterungstemperatur eines Wärmemediums ist; 8th FIG. 12 is a cross-sectional view of the main portion of the exhaust treatment apparatus according to the second embodiment, and shows the operation thereof when the exhaust gas temperature is higher than a deterioration temperature of a heat medium; FIG.

9 ist eine Querschnittsansicht des Hauptabschnitts des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform und zeigt dessen Betrieb, wenn die Abgastemperatur höher als eine Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist; 9 FIG. 12 is a cross-sectional view of the main portion of the exhaust gas treatment apparatus according to the second embodiment, and shows the operation thereof when the exhaust gas temperature is higher than a deterioration temperature of the catalyst; FIG.

10 ist ein Diagramm, das einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; 10 FIG. 15 is a diagram showing an overall structure of the exhaust gas treatment apparatus according to the second embodiment; FIG.

11 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Wärmemediumbeförderungseinrichtung zeigt, die ein Hauptbestandteil des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform ist; und 11 FIG. 15 is a diagram showing a structure of a heat medium conveying device which is a main part of the exhaust gas treating apparatus according to the second embodiment; FIG. and

12 ist ein Diagramm, das einen Betrieb einer Steuerungseinrichtung in dem Abgasbehandlungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 12 FIG. 15 is a diagram showing an operation of a controller in the exhaust gas treatment apparatus according to the second embodiment. FIG.

(Erste Ausführungsform)First Embodiment

Ein Abgasbehandlungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Ein Abgasbehandlungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt schematisch einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts. 2–4 zeigen einen Betrieb des Abgasbehandlungsgeräts. 5, 6 zeigen Effekte des Abgasbehandlungsgeräts. In 1 hat eine Maschine 1, die eine Brennkraftmaschine ist, einen allgemeinen Aufbau, in dem eine Antriebsleistung durch Verbrennung eines Benzinkraftstoffs, Dieselkraftstoffs, etc. erzeugt wird. Die Maschine 1 hat ein Abgasrohr 11, das mit Brennkammern von jeweiligen Zylindern verbunden ist, um Abgas, das durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, durch dieses hindurch abzugeben.An exhaust gas treatment apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An exhaust gas treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG 1 to 4 described. 1 schematically shows an overall structure of the exhaust treatment device. 2 - 4 show an operation of the exhaust treatment device. 5 . 6 show effects of the exhaust treatment device. In 1 has a machine 1 , which is an internal combustion engine, a general structure in which a driving power by combustion of a gasoline fuel, diesel fuel, etc. is generated. The machine 1 has an exhaust pipe 11 which is connected to combustion chambers of respective cylinders to discharge exhaust gas generated by combustion of the fuel therethrough.

Ein Abgaskatalysator 2, in dem ein Katalysator aufgenommen ist, ist in dem Abgasrohr 11 installiert, um schädliche Bestandteile zu reinigen, die in dem Abgas enthalten sind. Eine Heizeinrichtung (Erwärmungseinrichtung) 21 ist an einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 installiert, um den Abgaskatalysator 2 zu erwärmen. Der Abgaskatalysator 2 kann irgendeiner von einem bekannten Dreiwege-Abgaskatalysator, der als ein Abgaskatalysator für eine Benzinmaschine bekannt ist, einem NOx-Abgaskatalysator, einem katalysierenden DPF (Dieselpartikelfilter) für eine Dieselmaschine etc. sein. Der Abgaskatalysator 2 hat einen bekannten allgemeinen Aufbau, in dem ein katalytischer Metallbestandteil an einem keramischen Wabensubstrat gestützt ist.An exhaust gas catalyst 2 in which a catalyst is accommodated is in the exhaust pipe 11 installed to clean harmful components contained in the exhaust gas. A heating device (heating device) 21 is at an upstream side of the catalytic converter 2 installed to the catalytic converter 2 to warm up. The catalytic converter 2 For example, any of a known three-way exhaust gas catalyst known as an exhaust gas catalyst for a gasoline engine may be a NOx exhaust gas catalyst, a catalyzing DPF (diesel particulate filter) for a diesel engine, etc. The catalytic converter 2 has a known general structure in which a catalytic metal component is supported on a ceramic honeycomb substrate.

Es ist bevorzugt, eine Erwärmungsvorrichtung der Kraftstoffverbrennungsbauart, die eine Kraftstoffverbrennungswärme ausnützt, als die Heizeinrichtung 21 zu verwenden. In der Erwärmungsvorrichtung der Kraftstoffverbrennungsbauart wird Kraftstoff, der von einem Kraftstoffzufuhrdurchgang (nicht gezeigt) zugeführt wird, in eine Brennkammer der Erwärmungsvorrichtung eingeleitet. Der Kraftstoff wird in den Brennkammern gezündet und verbrannt, und das Abgas wird durch die Verbrennungswärme erwärmt. Dann wird das Abgas in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass das Abgas schnell erwärmt wird und der Abgaskatalysator effizient erwärmt wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine Temperatur des Abgaskatalysators 2 durch Einstellen einer Verbrennungsmenge stabil zu steuern. Darüber hinaus kann auch eine bekannte Fahrzeugheizeinrichtung, wie eine elektrische Heizeinrichtung, die Wärme erzeugt, wenn sie mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, auch als die Heizeinrichtung 21 verwendet werden.It is preferable to use a heating apparatus of the fuel combustion type that utilizes fuel combustion heat as the heater 21 to use. In the fuel combustion type heating apparatus, fuel discharged from a fuel supply passage (not shown) is introduced into a combustion chamber of the heating device. The fuel is ignited and burned in the combustion chambers, and the exhaust gas is heated by the heat of combustion. Then the exhaust gas is in the catalytic converter 2 initiated. This structure has the advantage that the exhaust gas is heated quickly and the exhaust gas catalyst is heated efficiently. In addition, it is possible to have a temperature of the catalytic converter 2 by controlling a combustion amount stably. In addition, a known vehicle heater such as an electric heater that generates heat when it is supplied with electric power may also be used as the heater 21 be used.

Ein Temperatursensor 22 zum Erfassen einer Temperatur des Abgases, das von der Maschine 1 abgegeben wird, ist an einer stromaufwärtigen Seite der Heizeinrichtung 21 installiert. Eine ECU 3, die als eine Steuerungseinrichtung dient, steuert einen Betrieb der Heizeinrichtung 21 auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Temperatursensors 22. Die ECU 3 steuert auch einen Betrieb eines Wärmerückgewinnungsgeräts (Wärmerückgewinnungseinrichtung) 4, das ein charakteristischer Teil der vorliegenden Erfindung ist, um ein Erwärmen des Abgaskatalysators 2 bei einem Start der Maschine 1 durchzuführen und um die Temperatur des Abgaskatalysators 2 nach einem Start in geeigneter Weise zu halten. Der charakteristische Teil wird nachstehend im Detail beschrieben.A temperature sensor 22 for detecting a temperature of the exhaust gas emitted by the engine 1 is discharged, is on an upstream side of the heater 21 Installed. An ECU 3 serving as a controller controls an operation of the heater 21 on the basis of a detection result of the temperature sensor 22 , The ECU 3 also controls operation of a heat recovery device (heat recovery device) 4 , which is a characteristic part of the present invention, for heating the catalytic converter 2 at a start of the machine 1 perform and around the temperature of the catalytic converter 2 to hold after a start in a suitable manner. The characteristic part will be described in detail below.

Das Wärmerückgewinnungsgerät 4 hat zwei Wärmetauscher 41, 42, einen Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 und eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (Wärmemediumbeförderungseinrichtung) 44. Der Wärmetauscher (stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung) 41 ist zwischen der Heizeinrichtung 21 und dem Temperatursensor 22 in dem Abgasrohr 11 vorgesehen. Der Wärmetauscher (stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung) 42 ist an einer stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 in dem Abgasrohr 11 installiert. Der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 verbindet diese Wärmetauscher 41, 42 miteinander. Die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 dient zum Zirkulieren eines Wärmemediums durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hindurch. Der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hat einen ersten Durchgang 431 und einen zweiten Durchgang 432. Der erste Durchgang 431 dient dazu, dass das Wärmemedium von dem Wärmetauscher 41 zu dem Wärmetauscher 42 strömen kann. Der zweite Durchgang 432 dient dazu, dass das Wärmemedium von dem Wärmetauscher 42 zu dem Wärmetauscher 41 strömen kann. Auf diese Weise bildet der Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 einen Kreis des Wärmemediums, in dem Wärme zwischen den Wärmetauschern 41, 42 durch das Wärmemedium übertragen wird, das in dem ersten Durchgang 431 und dem zweiten Durchgang 432 zirkuliert. Es ist möglich, beispielsweise Maschinenkühlwasser (Kühlflüssigkeit), Maschinenöl, etc., als das Wärmemedium zu verwenden.The heat recovery unit 4 has two heat exchangers 41 . 42 , a heat recovery passage 43 and a heat medium conveying device (heat medium conveying device) 44 , The heat exchanger (upstream side heat exchange device) 41 is between the heater 21 and the temperature sensor 22 in the exhaust pipe 11 intended. The heat exchanger (downstream heat exchange device) 42 is at a downstream side of the catalytic converter 2 in the exhaust pipe 11 Installed. The heat recovery passage 43 connects these heat exchangers 41 . 42 together. The heat medium conveying device 44 serves to circulate a heat medium through the heat recovery passage 43 therethrough. The heat recovery passage 43 has a first round 431 and a second pass 432 , The first passage 431 serves to heat the medium from the heat exchanger 41 to the heat exchanger 42 can flow. The second passage 432 serves to heat the medium from the heat exchanger 42 to the heat exchanger 41 can flow. In this way, the heat recovery passage forms 43 a circle of heat medium, in which heat between the heat exchangers 41 . 42 is transmitted through the heat medium in the first pass 431 and the second passage 432 circulated. It is possible to use, for example, engine cooling water (cooling liquid), machine oil, etc. as the heating medium.

Jeder der Wärmetauscher 41, 42 hat einen zylindrischen Körper, der an einer Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 angeordnet ist. Jeder der Wärmetauscher 41, 42 ist koaxial mit dem Abgasrohr 11 angeordnet. Beide Längsenden von jedem der Wärmetauscher 41, 42 sind geschlossen. Ein ringförmiger Raum, der zwischen einer zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 und der Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist, dient als eine Wärmetauschkammer 41a. In analoger Weise dient ein ringförmiger Raum, der zwischen einer zylindrischen Wand des Wärmetauschers 42 und der Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist, als eine Wärmetauschkammer 42a. Jede der Wärmetauschkammern 41a, 42a der Wärmetauscher 41, 42 hat einen Wärmemediumeinlass und einen Wärmemediumauslass, die mit dem ersten Durchgang 431 und dem zweiten Durchgang 432 verbunden sind. In den Wärmetauschkammern 41a, 42a wird Wärme zwischen dem Abgas und dem Wärmemedium über die Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 ausgetauscht. Der erste Durchgang 431 ist mit dem Auslass des Wärmetauschers 41 und mit dem Einlass des Wärmetauschers 42 verbunden. Der zweite Durchgang 432 ist mit dem Auslass des Wärmetauschers 42 und mit dem Einlass des Wärmetauschers 41 verbunden.Each of the heat exchangers 41 . 42 has a cylindrical body formed on an outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is arranged. Each of the heat exchangers 41 . 42 is coaxial with the exhaust pipe 11 arranged. Both longitudinal ends of each of the heat exchangers 41 . 42 are closed. An annular space located between a cylindrical wall of the heat exchanger 41 and the outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is defined, serves as a heat exchange chamber 41a , In an analogous manner, an annular space is used between a cylindrical wall of the heat exchanger 42 and the outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is defined as a heat exchange chamber 42a , Each of the heat exchange chambers 41a . 42a the heat exchanger 41 . 42 has a heat medium inlet and a heat medium outlet connected to the first passage 431 and the second passage 432 are connected. In the heat exchange chambers 41a . 42a Heat is generated between the exhaust gas and the heat medium via the outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 replaced. The first passage 431 is with the outlet of the heat exchanger 41 and with the inlet of the heat exchanger 42 connected. The second passage 432 is with the outlet of the heat exchanger 42 and with the inlet of the heat exchanger 41 connected.

1 zeigt schematisch den Aufbau des Abgasbehandlungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform. Durchgangsaufbauten und Anordnungen des ersten Durchgangs 431 und des zweiten Durchgangs 432, Verbindungsgestaltungen zwischen diesen Durchgängen 431, 432 und den Wärmetauschkammern 41a, 42a, Anordnungen der Einlässe und Auslässe der Wärmetauschkammern 41a, 42a sind so spezifiziert, wie es geeignet ist. Im Allgemeinen sind ein Einlass und ein Auslass von jeder der Wärmetauschkammern 41a, 42a an einer und der anderen Seite des ringförmigen Raums ausgebildet. Deshalb ist ein ringförmiger Durchgang, der sich von dem Einlass zu dem Auslass erstreckt, in jeder der Wärmetauschkammern 41a, 42a ausgebildet. Demzufolge kann das Wärmemedium sanft bzw. gleichmäßig durch die Wärmetauschkammern 41a, 42a hindurchströmen, um Wärme mit dem Abgas auszutauschen. 1 schematically shows the structure of the exhaust gas treatment apparatus according to the first embodiment. Passage structures and arrangements of the first passage 431 and the second passage 432 , Connection designs between these passes 431 . 432 and the heat exchange chambers 41a . 42a , Arrangements of the inlets and outlets of the heat exchange chambers 41a . 42a are specified as appropriate. In general, an inlet and an outlet of each of the heat exchange chambers 41a . 42a formed on one and the other side of the annular space. Therefore, an annular passage extending from the inlet to the outlet is in each of the heat exchange chambers 41a . 42a educated. As a result, the heat medium can smoothly pass through the heat exchange chambers 41a . 42a to exchange heat with the exhaust gas.

Die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 hat eine Pumpe, die an dem Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 angeordnet ist. Die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 wird durch die ECU 3 gesteuert, so dass das Wärmemedium in eine vorbestimmte Richtung strömt. Es ist nicht immer notwendig, die Pumpe für jeden von dem ersten Durchgang 431 und dem zweiten Durchgang 432 vorzusehen. Vorausgesetzt, dass eine Zirkulation des Wärmemediums und ein Wärmetransport zwischen den Wärmetauschern 41, 42 gewährleistet sind, ist es möglich, eine Pumpe nur für entweder den ersten Durchgang 431 oder den zweiten Durchgang 432 vorzusehen. Die ECU 3 schaltet die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gemäß der Temperatur des Abgases, die durch den Temperatursensor 22 erfasst wird, ein und aus, um die Wärme des Abgases von dem Wärmetauscher 41 zu dem Wärmetauscher 42 oder von dem Wärmetauscher 42 zu dem Wärmetauscher 41 zu transportieren. Wenn es nicht notwendig ist, die Wärme zu transportieren, stoppt die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44.The heat medium conveying device 44 has a pump connected to the heat recovery passage 43 is arranged. The heat medium conveying device 44 is through the ECU 3 controlled so that the heat medium flows in a predetermined direction. It is not always necessary to pump for each of the first pass 431 and the second passage 432 provided. Provided that a circulation of the heat medium and a heat transfer between the heat exchangers 41 . 42 It is possible to use a pump only for either the first pass 431 or the second passage 432 provided. The ECU 3 switches the heat medium conveying device 44 according to the temperature of the exhaust gas passing through the temperature sensor 22 is detected, on and off, to the heat of the exhaust gas from the heat exchanger 41 to the heat exchanger 42 or from the heat exchanger 42 to the heat exchanger 41 to transport. If it is not necessary to transport the heat, the ECU will stop 3 the heat medium conveying device 44 ,

Ein Betrieb der ECU 3 in dem Abgasbehandlungsgerät mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird nachstehend mit Bezug auf 2 bis 4 beschrieben. Die ECU 3 führt eine Erwärmungssteuerung bei einem Start der Maschine 1 durch, um die Temperatur des Abgaskatalysators 2 schnell auf eine Aktivierungstemperatur des Katalysators anzuheben. Des Weiteren hält die ECU 3 die Temperatur des Abgaskatalysators 2 unterhalb einer Verschlechterungstemperatur des Katalysators, um eine Säuberungsleistung (auch als eine Reinigungsleistung bezeichnet) stabil aufrechtzuerhalten. Zu dieser Zeit wird Wärme durch das Wärmerückgewinnungsgerät 4 wiederverwendet, um eine effektive Temperatursteuerung zu ermöglichen. Darüber hinaus wird überschüssige Wärme, die nicht für die Temperatursteuerung des Abgaskatalysators 2 verwendet wird, zu anderen Abschnitten zugeführt, um die erzeugte Wärme wirksamer wieder zu verwenden.An operation of the ECU 3 in the exhaust gas treatment apparatus having the structure described above will be described below with reference to 2 to 4 described. The ECU 3 performs a heating control at a start of the machine 1 through to the temperature of the catalytic converter 2 quickly raise to an activation temperature of the catalyst. Furthermore, the ECU keeps 3 the temperature of the catalytic converter 2 below a deterioration temperature of the catalyst to stably maintain a purge performance (also referred to as a purifying performance). At this time, heat is transferred through the heat recovery unit 4 reused to allow for effective temperature control. In addition, excess heat, which is not responsible for the temperature control of the catalytic converter 2 is fed to other sections to more effectively reuse the heat generated.

2 zeigt einen Fall, wenn die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 niedriger als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. In diesem Fall aktiviert die ECU 3 die Heizeinrichtung 21, und das erwärmte Abgas wird zu dem Abgaskatalysator 2 eingeleitet. Gleichzeitig aktiviert die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des Wärmerückgewinnungsgeräts 4, so dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 zirkuliert. Zu einer kalten Zeit ist die Temperatur des Abgases der Maschine 1 niedrig, und die Abgasreinigungsleistung des Abgaskatalysators 2 ist verringert. Jedoch wird in der ersten Ausführungsform das Abgas bei der Heizeinrichtung 21 erwärmt, und dann erwärmt das erwärmte Abgas den Abgaskatalysator 2 an der stromabwärtigen Seite der Heizeinrichtung 21. Das Abgas, das durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgegangen ist, geht dann durch den Wärmetauscher 42 hindurch. Wenn das Abgas durch den Wärmetauscher 42 hindurchgeht, tauscht das Abgas Wärme aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Wärmemedium, das durch die Wärmetauschkammer 42a hindurchgeht. Dann wird das Abgas zu der Außenseite abgegeben. 2 shows a case when the temperature of the exhaust gas from the engine 1 lower than the activation temperature of the catalyst. In this case, the ECU activates 3 the heater 21 and the heated exhaust gas becomes the exhaust gas catalyst 2 initiated. At the same time the ECU activates 3 the heat medium conveying device 44 of the heat recovery device 4 so that the heat medium through the heat recovery passage 43 circulated. At a cold time, the temperature of the exhaust gas of the engine is 1 low, and the emission control performance of the catalytic converter 2 is reduced. However, in the first embodiment, the exhaust gas becomes to the heater 21 heated, and then the heated exhaust gas heats the catalytic converter 2 on the downstream side of the heater 21 , The exhaust gas that passes through the catalytic converter 2 has passed through, then goes through the heat exchanger 42 therethrough. When the exhaust gas through the heat exchanger 42 The exhaust gas exchanges heat with and radiates heat to the heat medium passing through the heat exchange chamber 42a passes. Then, the exhaust gas is discharged to the outside.

Das Wärmemedium, das die Wärme von dem Abgas aufgenommen hat, wird von dem zweiten Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 in den Wärmetauscher 41 an der stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 eingeleitet. Während das Wärmemedium durch die Wärmetauschkammer 41a hindurchgeht, tauscht das Wärmemedium Wärme aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Abgas, das kälter als das Wärmemedium ist. Dann wird das Wärmemedium durch den ersten Durchgang 431 wieder zu dem Wärmetauscher 42 eingeleitet. Auf diese Weise wird das Abgas durch Wärme erwärmt, die von einer stromabwärtigen Seite transportiert wird, und wird durch die Heizeinrichtung 21 weiter erwärmt. Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 schnell durch die Wärme des erwärmten Abgases erhöht und erreicht die Aktivierungstemperatur des Katalysators. Als eine Folge ist es möglich, eine anfängliche Reinigungsleistung stark zu verbessern.The heat medium that has absorbed the heat from the exhaust gas is from the second passage 432 the heat recovery passage 43 in the heat exchanger 41 on the upstream side of the catalytic converter 2 initiated. While the heat medium through the heat exchange chamber 41a passes, the heat medium exchanges heat with and radiates heat to the exhaust gas, which is colder than the heat medium. Then the heat medium through the first passage 431 back to the heat exchanger 42 initiated. In this way, the exhaust gas is heated by heat, which is transported from a downstream side, and is heated by the heater 21 further heated. As a result, the temperature of the catalytic converter becomes 2 rapidly increased by the heat of the heated exhaust gas and reaches the activation temperature of the catalyst. As a result, it is possible to greatly improve an initial cleaning performance.

3 zeigt einen Fall, wenn die Maschine 1 unter einer hohen Last ist und die Temperatur des Abgases höher als die Verschlechterungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator 2 ist. In diesem Fall gibt es die Möglichkeit, dass die Temperatur des Abgaskatalysators 2 übermäßig ansteigt, so dass der Abgaskatalysator 2 verschlechtert wird. Deshalb stoppt die ECU 3 den Betrieb der Heizeinrichtung 21, um das Abgas nicht zu erwärmen. Gleichzeitig aktiviert die ECU 3 die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44, so dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 zirkuliert. Wenn die Temperatur des Abgases der Maschine 1 hoch ist, tauscht das Abgas, das durch den Wärmetauscher 42 hindurchgeht, Wärme aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Wärmemedium, das kälter als das Abgas ist. Dann wird das Abgas zu dem Abgaskatalysator 2 zugeführt. 3 shows a case when the machine 1 under a high load and the temperature of the exhaust gas is higher than the deterioration temperature of the catalyst in the exhaust catalyst 2 is. In this case there is a possibility that the temperature of the catalytic converter 2 increases excessively so that the exhaust gas catalyst 2 is worsened. Therefore, the ECU stops 3 the operation of the heater 21 so as not to heat the exhaust gas. At the same time the ECU activates 3 the heat medium conveying device 44 so that the heat medium through the heat recovery passage 43 circulated. When the temperature of the exhaust gas of the machine 1 is high, exchanges the exhaust gas that passes through the heat exchanger 42 passes heat, and radiates heat to the heat medium, which is colder than the exhaust gas. Then, the exhaust gas becomes the exhaust gas catalyst 2 fed.

Deshalb wird die Temperatur des Abgases, das in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet wird, verringert, um ein übermäßiges Erwärmen des Abgaskatalysators 2 zu verhindern und zu verhindern, dass sich die katalytische Leistung durch Verschlechterung verringert. Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 in einem geeigneten Bereich gehalten, so dass der Abgaskatalysator 2 eine Reinigungsleistung stabil bereitstellen kann. Die Wärme, die von dem Abgas an dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher 41 aufgenommen wird, wird durch das Wärmemedium über den ersten Durchgang 431 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 zu dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 transportiert. Die Temperatur des Abgases wird verringert, wenn es durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgeht. Dann nimmt das Abgas, das durch den Abgaskatalysator 2 hindurchgegangen ist, Wärme von dem Wärmemedium auf, das durch die Wärmetauschkammer 42a des Wärmetauschers 42 hindurchgeht, und wird zu der Außenseite abgegeben. Das Wärmemedium wird durch Wärmestrahlung zu dem Abgas gekühlt und wird durch den zweiten Durchgang 432 hindurch wieder in den Wärmetauscher 41 eingeleitet.Therefore, the temperature of the exhaust gas entering the catalytic converter 2 is initiated, reduced to excessive heating of the catalytic converter 2 to prevent and prevent the catalytic performance is reduced by deterioration. As a result, the temperature of the catalytic converter becomes 2 held in a suitable area, so that the catalytic converter 2 can provide a cleaning performance stably. The heat generated by the exhaust gas at the upstream heat exchanger 41 is absorbed by the heat medium through the first pass 431 the heat recovery passage 43 to the heat exchanger 42 on the downstream side of the catalytic converter 2 transported. The temperature of the exhaust gas is reduced when passing through the catalytic converter 2 passes. Then the exhaust gas that passes through the catalytic converter takes 2 has passed heat from the heat medium through the heat exchange chamber 42a of heat metauschers 42 goes through, and is delivered to the outside. The heat medium is cooled by heat radiation to the exhaust gas and passes through the second passage 432 through back into the heat exchanger 41 initiated.

4 zeigt einen Fall, wenn die Maschine 1 stabil läuft und die Temperatur des Abgases höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators (und niedriger als die Verschlechterungstemperatur des Katalysators) ist. In diesem Fall kann der Abgaskatalysator 2 durch Wärme des Abgases ausreichend erwärmt werden. Deshalb stoppt die ECU 3 den Betrieb der Heizeinrichtung 21. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die stromabwärtsseitige Wärme rückzugewinnen und die rückgewonnene Wärme von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite zu transportieren oder die stromaufwärtsseitige Wärme zu der stromabwärtigen Seite ab- bzw. freizugeben. Deshalb wird der Betrieb der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des Wärmerückgewinnungsgeräts 4 auch gestoppt. Demzufolge wird die Temperatur des Abgaskatalysators 2 stabil oberhalb der Aktivierungstemperatur gehalten, so dass der Abgaskatalysator 2 eine hohe Reinigungsleistung bereitstellen kann. 4 shows a case when the machine 1 stable and the temperature of the exhaust gas is higher than the activation temperature of the catalyst (and lower than the deterioration temperature of the catalyst). In this case, the catalytic converter 2 be sufficiently heated by the heat of the exhaust gas. Therefore, the ECU stops 3 the operation of the heater 21 , Moreover, it is not necessary to recover the downstream heat and to transfer the recovered heat from the downstream side to the upstream side or to release the upstream side heat to the downstream side. Therefore, the operation of the heat medium conveying device becomes 44 of the heat recovery device 4 also stopped. As a result, the temperature of the catalytic converter becomes 2 held stable above the activation temperature, so that the exhaust gas catalyst 2 can provide a high cleaning performance.

In diesem Zustand wird jedoch das Abgas mit einer relativ hohen Temperatur zu der Außenseite abgegeben. In dieser Hinsicht ist es möglich, einen zweiten Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 und eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 hinzuzufügen, um die Wärme von dem Abgas zu einem anderen Abschnitt eines Fahrzeugs zu transportieren. Der zweite Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 ist beispielsweise über die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 mit einer Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinnenraum verbunden und ist weiter mit der Maschine 1 verbunden. In analoger Weise zu dem Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 ist der zweite Wärmerückgewinnungsdurchgang 45 mit dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 verbunden und hat einen ersten Durchgang 451 und einen zweiten Durchgang 452. Der erste Durchgang 451 dient dazu, dass das Wärmemedium zu der Wärmetauschkammer 42a strömt. Der zweite Durchgang 452 dient dazu, dass das Wärmemedium von der Wärmetauschkammer 42a zu der Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum strömt. Zweiwegedurchgänge, die die Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum und die Maschine 1 verbinden, werden durch allgemein bekannte Maschinenkühlwasserdurchgänge 51, 52 versorgt.In this state, however, the exhaust gas is discharged at a relatively high temperature to the outside. In this regard, it is possible to have a second heat recovery passage 45 and a heat medium conveying device 46 to transfer the heat from the exhaust gas to another portion of a vehicle. The second heat recovery passage 45 is, for example, via the heat medium conveying device 46 with a heater 5 connected to the passenger compartment and continues with the machine 1 connected. In an analogous way to the heat recovery passage 43 is the second heat recovery passage 45 with the heat exchanger 42 on the downstream side of the catalytic converter 2 connected and has a first pass 451 and a second pass 452 , The first passage 451 serves to heat the medium to the heat exchange chamber 42a flows. The second passage 452 serves to heat the medium from the heat exchange chamber 42a to the heater 5 for the passenger occupant space flows. Two-way passages containing the heater 5 for the passenger occupant space and the engine 1 are connected by commonly known engine cooling water passages 51 . 52 provided.

In dem vorstehend beschriebenen Aufbau, wenn die Temperatur des Abgases höher als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist, ein Aufwärmen der Maschine 1 noch nicht beendet ist und es notwendig ist, einen Fahrgastinsassenraum zu erwärmen, werden die Heizeinrichtung 21 und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gestoppt, und nur die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 wird aktiviert. Deshalb tauscht das relativ heiße Abgas, das zu dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 eingeleitet wird, Wärme aus mit und strahlt Wärme ab zu dem Wärmemedium, das durch die Wärmetauschkammer 42a hindurchgeht. Dann wird das Abgas zu der Außenseite abgegeben. Die rückgewonnene Wärme wird von dem zweiten Durchgang 452 des zweiten Rückgewinnungsdurchgangs 45 durch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 46 hindurch zu der Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum und zu der Maschine 1 zugeführt, um die Heizeinrichtung 5 für den Fahrgastinsassenraum und die Maschine 1 zu erwärmen. Dann wird das Wärmemedium durch den ersten Durchgang 451 hindurch wieder zu dem Wärmetauscher 42 eingeleitet.In the structure described above, when the temperature of the exhaust gas is higher than the activation temperature of the catalyst, the engine is warmed up 1 is not finished yet and it is necessary to warm a passenger compartment, become the heater 21 and the heat medium conveying device 44 stopped, and only the heat medium conveying device 46 is activated. Therefore, the relatively hot exhaust gas that travels to the heat exchanger 42 on the downstream side of the catalytic converter 2 heat is introduced and radiates heat to the heat medium passing through the heat exchange chamber 42a passes. Then, the exhaust gas is discharged to the outside. The recovered heat is from the second passage 452 the second recovery passage 45 by the heat medium conveying device 46 through to the heater 5 for the passenger occupant space and the engine 1 fed to the heater 5 for the passenger occupant space and the engine 1 to warm up. Then the heat medium through the first passage 451 through back to the heat exchanger 42 initiated.

5 zeigt einen Erwärmungseffekt des Abgaskatalysators 2 bei dem Aufbau der ersten Ausführungsform. 5 zeigt Änderungen der Temperatur des Abgaskatalysators 2, nachdem die Maschine 1 gestartet worden ist, für jeden Fall von einem Fall, in dem sowohl die Heizeinrichtung 21 als auch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 aktiviert sind, einem Fall, in dem nur die Heizeinrichtung 21 aktiviert ist, und einem Fall, in dem sowohl die Heizeinrichtung 21 als auch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gestoppt sind. Wie in 5 gezeigt ist, beginnt die Temperatur des Abgaskatalysators 2 zu einem früheren Zeitpunkt anzusteigen und erreicht die Aktivierungstemperatur des Katalysators in einer kürzeren Zeit, wenn die Heizeinrichtung 21 aktiviert ist, als wenn weder die Heizeinrichtung 21 noch die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 aktiviert ist. Durch Aktivieren der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zusätzlich zu der Heizeinrichtung 21, beginnt die Temperatur des Abgaskatalysators 2 zu einem noch früheren Zeitpunkt anzusteigen und erreicht schnell die Aktivierungstemperatur des Katalysators. 5 shows a heating effect of the catalytic converter 2 in the structure of the first embodiment. 5 shows changes in the temperature of the catalytic converter 2 after the machine 1 has been started, for each case of a case in which both the heater 21 as well as the heat medium conveying device 44 are activated, a case in which only the heater 21 is activated, and a case in which both the heater 21 as well as the heat medium conveying device 44 are stopped. As in 5 is shown, the temperature of the catalytic converter begins 2 at an earlier time and reaches the activation temperature of the catalyst in a shorter time when the heater 21 is activated as if neither the heater 21 nor the heat medium conveying device 44 is activated. By activating the heat medium conveying device 44 in addition to the heater 21 , the temperature of the catalytic converter begins 2 increase at an even earlier time and quickly reach the activation temperature of the catalyst.

6 zeigt einen Kühlungseffekt des Abgaskatalysators 2 bei dem Aufbau der ersten Ausführungsform. Wenn heißes Abgas von der Maschine 1 unter einer hohen Last etc. abgegeben wird, kann die Temperatur des Abgaskatalysators 2 die Verschlechterungstemperatur des Katalysators übersteigen. Selbst in diesem Fall ist es möglich, die Temperatur des Abgaskatalysators 2 auf eine Temperatur, die ausreichend niedriger als die Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist, durch Aktivieren der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zu verringern, um die Wärme von dem Abgas aufzunehmen, bevor das Abgas in den Abgaskatalysator 2 eingeleitet wird. Der Effekt des Verringerns der Temperatur des Abgaskatalysators 2 tritt proportional zu einer Beförderungsgeschwindigkeit des Wärmemediums auf. Deshalb tritt dieser Effekt stärker auf, wenn die Beförderungsgeschwindigkeit des Wärmemediums schneller wird. 6 shows a cooling effect of the catalytic converter 2 in the structure of the first embodiment. When hot exhaust gas from the machine 1 is discharged under a high load, etc., the temperature of the catalytic converter 2 exceed the deterioration temperature of the catalyst. Even in this case, it is possible the temperature of the catalytic converter 2 to a temperature sufficiently lower than the deterioration temperature of the catalyst by activating the heat medium conveying device 44 reduce to absorb the heat from the exhaust gas before the exhaust gas into the catalytic converter 2 is initiated. The effect of reducing the temperature of the catalytic converter 2 occurs in proportion to a rate of transport of the heat medium on. Therefore, this effect occurs more as the conveying speed of the heating medium becomes faster.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Ein Abgasbehandlungsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 7 bis 12 beschrieben. Das Abgasbehandlungsgerät hat einen Aufbau zum Verhindern einer Verschlechterung eines Wärmemediums. 7–9 zeigen einen anderen Aufbau der Wärmetauscher 41, 42. 10 zeigt einen Gesamtaufbau des Abgasbehandlungsgeräts, in dem diese Wärmetauscher 41, 42 verwendet werden. 11 zeigt ein Beispiel eines spezifischen Aufbaus der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44. 12 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 zeigt.An exhaust gas treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG 7 to 12 described. The exhaust gas treatment apparatus has a structure for preventing deterioration of a heat medium. 7 - 9 show a different construction of the heat exchanger 41 . 42 , 10 shows an overall construction of the exhaust gas treatment device in which these heat exchangers 41 . 42 be used. 11 Fig. 16 shows an example of a specific construction of the heat medium conveying device 44 , 12 FIG. 15 is a timing chart illustrating an operation of the heat medium conveying device. FIG 44 shows.

In 7 hat jeder der Wärmetauscher 41, 42 der zweiten Ausführungsform einen zweilagigen zylindrischen Körper, der an einer Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 angeordnet ist. Der zweilagige zylindrische Körper ist koaxial mit dem Abgasrohr 11 angeordnet und beide Längsenden des zweilagigen zylindrischen Körpers sind geschlossen. Ein ringförmiger Raum, der zwischen einer radial inneren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 und der Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist, dient als eine innere Kammer 41b. Ein ringförmiger Raum, der zwischen der radial inneren Wand und einer radial äußeren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 41 definiert ist, dient als eine äußere Kammer 41c. In einer analogen Weise dient ein ringförmiger Raum, der zwischen einer radial inneren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 42 und der Außenumfangswand des Abgasrohrs 11 definiert ist, als eine innere Kammer 42b. Ein ringförmiger Raum, der zwischen der radial inneren zylindrischen Wand und einer radial äußeren zylindrischen Wand des Wärmetauschers 42 definiert ist, dient als eine äußere Kammer 42c. Die innere Kammer 41b und die äußere Kammer 41c bilden eine Wärmetauschkammer 41a. Die innere Kammer 42b und die äußere Kammer 42c bilden eine Wärmetauschkammer 42a. Wie in 7 bis 9 gezeigt ist, wird gemäß der Temperatur des Abgases von der Maschine 1 eine Einleitung des Wärmemediums von dem ersten und dem zweiten Durchgang 431, 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 zu den innere Kammern 41b, 42b oder den äußeren Kammern 41c, 42c umgeschaltet.In 7 Everybody has the heat exchanger 41 . 42 the second embodiment, a two-layered cylindrical body, which on an outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is arranged. The two-layered cylindrical body is coaxial with the exhaust pipe 11 arranged and both longitudinal ends of the two-layer cylindrical body are closed. An annular space formed between a radially inner cylindrical wall of the heat exchanger 41 and the outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is defined, serves as an inner chamber 41b , An annular space formed between the radially inner wall and a radially outer cylindrical wall of the heat exchanger 41 is defined, serves as an outer chamber 41c , In an analogous manner, an annular space is used between a radially inner cylindrical wall of the heat exchanger 42 and the outer peripheral wall of the exhaust pipe 11 is defined as an inner chamber 42b , An annular space formed between the radially inner cylindrical wall and a radially outer cylindrical wall of the heat exchanger 42 is defined, serves as an outer chamber 42c , The inner chamber 41b and the outer chamber 41c form a heat exchange chamber 41a , The inner chamber 42b and the outer chamber 42c form a heat exchange chamber 42a , As in 7 to 9 is shown in accordance with the temperature of the exhaust gas from the engine 1 an introduction of the heating medium from the first and second passages 431 . 432 the heat recovery passage 43 to the inner chambers 41b . 42b or the outer chambers 41c . 42c switched.

Wie in 10 gezeigt ist, hat in der zweiten Ausführungsform der erste Durchgang 431 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 einen inneren Durchgang 431a und einen äußeren Durchgang 431b. Der zweite Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 hat einen inneren Durchgang 432a und einen äußeren Durchgang 432b. Wie in 7, 8 gezeigt ist, sind die inneren Durchgänge 431a, 432a mit den entsprechenden inneren Kammern 41b, 42b der Wärmetauschkammern 41a, 42a verbunden. Die äußeren Durchgänge 431b, 432b sind mit den entsprechenden äußeren Kammern 41c, 42c der Wärmetauschkammern 41a, 42a verbunden. Ein Einlass und ein Auslass von jeder der inneren und äußeren Kammern 41b, 41c, 42b, 42c, mit denen der innere Durchgang 431a, 432a oder der äußere Durchgang 431b, 432b verbunden ist, sind an einer Seite und der anderen Seite des ringförmigen Raums ausgebildet. Demzufolge kann das Wärmemedium sanft bzw. gleichmäßig durch die inneren und äußeren Kammern 41b, 41c, 42b, 42c strömen. Darüber hinaus ist der Einlass der inneren Kammer 41b an einer entgegengesetzten Seite zu dem Einlass der äußeren Kammer 41c angeordnet und umgekehrt. In einer analogen Weise ist der Einlass der inneren Kammer 42b an einer entgegengesetzten Seite zu dem Einlass der äußeren Kammer 42c angeordnet und umgekehrt. Deshalb ist eine Strömungsrichtung des Wärmemediums in der inneren Kammer 41b, 42b entgegengesetzt zu der in der äußeren Kammer 41c, 42c.As in 10 is shown has the first passage in the second embodiment 431 the heat recovery passage 43 an inner passage 431a and an outer passage 431b , The second passage 432 the heat recovery passage 43 has an inner passage 432a and an outer passage 432b , As in 7 . 8th shown are the inner passages 431a . 432a with the corresponding inner chambers 41b . 42b the heat exchange chambers 41a . 42a connected. The outer passages 431b . 432b are with the corresponding outer chambers 41c . 42c the heat exchange chambers 41a . 42a connected. An inlet and an outlet of each of the inner and outer chambers 41b . 41c . 42b . 42c with which the inner passage 431a . 432a or the outer passage 431b . 432b are connected, are formed on one side and the other side of the annular space. As a result, the heat medium can smoothly pass through the inner and outer chambers 41b . 41c . 42b . 42c stream. In addition, the inlet of the inner chamber 41b on an opposite side to the inlet of the outer chamber 41c arranged and vice versa. In an analogous way, the inlet is the inner chamber 42b on an opposite side to the inlet of the outer chamber 42c arranged and vice versa. Therefore, a flow direction of the heat medium in the inner chamber 41b . 42b opposite to that in the outer chamber 41c . 42c ,

In der zweiten Ausführungsform ist die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 an dem zweiten Durchgang 432 des Wärmerückgewinnungsdurchgangs 43 angeordnet, durch den das Wärmemedium von dem Wärmetauscher 42 zu dem Wärmetauscher 41 strömt. 11 zeigt einen detaillierten Aufbau der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44. Wie in 11 gezeigt ist, hat die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 einen Wärmemediumtank 441, ein Öffnungs-/Schließventil 442, eine Pumpe 444 und ein Durchgangsumschaltventil 445. Der Wärmemediumtank 441 ist durch den inneren Durchgang 431a und den äußeren Durchgang 431b mit dem Wärmetauscher 42 verbunden. Die Pumpe 444 ist durch das Öffnungs-/Schließventil 442 mit dem Wärmemediumtank 441 verbunden. Das Durchgangsumschaltventil 445 schaltet einen Durchgang zum Zuführen des Wärmemediums zu dem inneren Durchgang 432a oder zu dem äußeren Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 an der Seite des Wärmetauschers 41 um.In the second embodiment, the heat medium conveying device is 44 at the second passage 432 the heat recovery passage 43 arranged through which the heat medium from the heat exchanger 42 to the heat exchanger 41 flows. 11 shows a detailed construction of the heat medium conveying device 44 , As in 11 is shown has the heat medium conveying device 44 a heat medium tank 441 , an opening / closing valve 442 , a pump 444 and a passage switching valve 445 , The heat medium tank 441 is through the inner passage 431a and the outer passage 431b with the heat exchanger 42 connected. The pump 444 is through the opening / closing valve 442 with the heat medium tank 441 connected. The passage switching valve 445 switches a passage for supplying the heat medium to the inner passage 432a or to the outer passage 432b the second passage 432 on the side of the heat exchanger 41 around.

Ein Lufteinlassventil 443 ist mit einem Durchgang zwischen dem Öffnungs-/Schließventil 442 und der Pumpe 444 verbunden. Falls ein Betrieb der Pumpe 444 in einem Zustand aktiviert ist, in dem das Öffnungs-/Schließventil 442 geschlossen ist, wird deshalb durch den Unterdruck der Pumpe 444 Luft in den Durchgang eingeleitet. Des Weiteren ist es durch Umschalten des Durchgangsumschaltventils 445 möglich, entweder das Wärmemedium oder Luft zu dem inneren Durchgang 431a, 432a oder zu dem äußeren Durchgang 431b, 432b einzuleiten. Darüber hinaus ist der innere Durchgang 432a des zweiten Durchgangs 432 an der Seite des Wärmetauschers 42 über ein Rückstromverhinderungsventil 446 mit dem Wärmemediumtank 441 verbunden. In analoger Weise ist der äußere Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 an der Seite des Wärmetauschers 42 über ein Rückstromverhinderungsventil 447 mit dem Wärmemediumtank 441 verbunden. Der Wärmemediumtank 441 ist mit einem Entlüftungsventil 448 versehen. Deshalb wird die Luft, die von dem inneren Durchgang 432a und dem äußeren Durchgang 432b in den Wärmemediumtank 441 geströmt ist, von dem Entlüftungsventil 448 abgegeben, und nur das Wärmemedium wird in dem Wärmemediumtank 441 aufbewahrt bzw. zurückgehalten.An air inlet valve 443 is with a passage between the opening / closing valve 442 and the pump 444 connected. If operation of the pump 444 is activated in a state in which the opening / closing valve 442 is closed, is therefore due to the negative pressure of the pump 444 Air introduced into the passage. Furthermore, it is by switching the passage switching valve 445 possible, either the heat medium or air to the inner passage 431a . 432a or to the outer passage 431b . 432b initiate. In addition, the inner passage 432a of the second passage 432 on the side of the heat exchanger 42 via a backflow prevention valve 446 with the heat medium tank 441 connected. In an analogous way, the outer passage 432b the second passage 432 on the side of the heat exchanger 42 via a backflow prevention valve 447 with the heat medium tank 441 connected. The heat medium tank 441 is with a vent valve 448 Mistake. That's why the air is coming from the inner passageway 432a and the outer passage 432b in the heat medium tank 441 has flowed from the vent valve 448 is discharged, and only the heat medium is in the heat medium tank 441 kept or retained.

Wie in der ersten Ausführungsform steuert die ECU 3 die Heizeinrichtung 21 und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 des Wärmerückgewinnungsgeräts 4 auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Temperatursensors 22, um eine Temperatursteuerung des Abgaskatalysators 2 durchzuführen. In der zweiten Ausführungsform wird eine Einleitung des Wärmemediums in die inneren Kammern 41b, 42b und die äußeren Kammern 41c, 42c der Wärmetauscher 41, 42 durch ein Einschalten/Ausschalten des Öffnungs-/Schließventils 442, ein Einschalten/Ausschalten der Pumpe 444 und ein Umschalten des Durchgangsumschaltventils 445 in der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 gesteuert. Demzufolge wird eine Wärme wirksam zurückgewonnen, während eine Verschlechterung des Wärmemediums verhindert wird.As in the first embodiment, the ECU controls 3 the heater 21 and the heat medium conveying device 44 of the heat recovery device 4 based on the detection result of the temperature sensor 22 to a temperature control of the catalytic converter 2 perform. In the second embodiment, introduction of the heat medium into the inner chambers 41b . 42b and the outer chambers 41c . 42c the heat exchanger 41 . 42 by turning on / off the opening / closing valve 442 , switching on / off the pump 444 and switching the passage switching valve 445 in the heat medium conveying device 44 controlled. As a result, heat is effectively recovered while preventing deterioration of the heat medium.

Ein Betrieb der ECU 3 in dem Abgasbehandlungsgerät, das den vorstehenden Aufbau hat, wird nachstehend mit Bezug auf 7–9, 12 beschrieben. Die folgende Beschreibung basiert auf der Annahme, dass die Verschlechterungstemperatur des Wärmemediums beispielsweise 180°C in den inneren Kammern 41b, 42b und 500°C in den äußeren Kammern 41c, 42c ist, die Aktivierungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator 2 beispielsweise 250°C ist und die Verschlechterungstemperatur des Katalysators beispielsweise 500°C ist. 7 zeigt den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 niedriger als die Aktivierungstemperatur des Katalysators ist. In diesem Fall aktiviert die ECU 3 die Heizeinrichtung 21 in 10, und das erwärmte Abgas wird zu dem Abgaskatalysator 2 eingeleitet. Gleichzeitig öffnet die ECU 3 das Öffnungs-/Schließventil 442 und aktiviert die Pumpe 444 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44, so dass das Wärmemedium durch den Wärmerückgewinnungsdurchgang 43 hindurchgeht. Das Durchgangsumschaltventil 445 wird zu einer Seite des inneren Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 umgeschaltet.An operation of the ECU 3 in the exhaust gas treatment apparatus having the above structure will be described below with reference to 7 - 9 . 12 described. The following description is based on the assumption that the deterioration temperature of the heat medium is, for example, 180 ° C in the inner chambers 41b . 42b and 500 ° C in the outer chambers 41c . 42c is the activation temperature of the catalyst in the exhaust gas catalyst 2 For example, 250 ° C and the deterioration temperature of the catalyst is 500 ° C, for example. 7 shows the case where the temperature of the exhaust gas from the machine 1 lower than the activation temperature of the catalyst. In this case, the ECU activates 3 the heater 21 in 10 and the heated exhaust gas becomes the exhaust gas catalyst 2 initiated. At the same time the ECU opens 3 the opening / closing valve 442 and activates the pump 444 the heat medium conveying device 44 so that the heat medium through the heat recovery passage 43 passes. The passage switching valve 445 becomes a side of the inner passage 432a the second passage 432 switched.

Demzufolge wird, wie in 7 gezeigt ist, das Wärmemedium in die inneren Kammern 41b, 42b in den Wärmetauschkammern 41a, 42a der Wärmetauscher 41, 42 eingeleitet. Zu dieser Zeit sind Luftschichten in den äußeren Kammern 41c, 42c ausgebildet. Die Luftschichten wirken als Wärmehalteschichten zum Hemmen einer Wärmestrahlung von den inneren Kammern 41b, 42b, in denen das Wärmemedium strömt, zu der Außenseite. Das heißt in der inneren Kammer 42b des Wärmetauschers 42 nimmt das Wärmemedium eine Wärme von dem Abgas wirksam auf, und dann wird das Wärmemedium durch den zweiten Durchgang 432 hindurch zu der inneren Kammer 41b des Wärmetauschers 41 eingeleitet. In der inneren Kammer 41b des Wärmetauschers 41 wird die rückgewonnene Wärme zu dem Abgas übertragen, ohne zu der Außenseite freigesetzt zu werden. Demzufolge wird die Wärme des Abgases wirksam genützt, und es ist möglich, die Temperaturerhöhung des Abgaskatalysators 2 zu fördern.As a result, as in 7 shown is the heat medium in the inner chambers 41b . 42b in the heat exchange chambers 41a . 42a the heat exchanger 41 . 42 initiated. At this time there are air layers in the outer chambers 41c . 42c educated. The air layers act as heat retention layers for inhibiting thermal radiation from the inner chambers 41b . 42b in which the heat medium flows, to the outside. That means in the inner chamber 42b of the heat exchanger 42 The heat medium effectively absorbs heat from the exhaust gas, and then the heat medium passes through the second passage 432 through to the inner chamber 41b of the heat exchanger 41 initiated. In the inner chamber 41b of the heat exchanger 41 The recovered heat is transferred to the exhaust gas without being released to the outside. As a result, the heat of the exhaust gas is effectively utilized, and it is possible to increase the temperature of the exhaust gas catalyst 2 to promote.

8 zeigt den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 höher als die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise 180°C) des Wärmemediums ist. Vor diesem Zustand aktiviert die ECU 3 die Heizeinrichtung 21, aktiviert die Pumpe 444 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44, schaltet das Durchgangsumschaltventil 445 zu einer Seite des inneren Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 und schließt das Öffnungs-/Schließventil 442 (siehe 12). Dann wird eine Zufuhr des Wärmemediums von dem Wärmemediumtank 441 gestoppt, und das Lufteinlassventil 443 wird durch den Unterdruck der Pumpe 444 geöffnet. Deshalb wird Luft von dem Durchgangsumschaltventil 445 in den inneren Durchgang 432a des zweiten Durchgangs 432 eingeleitet. 8th shows the case where the temperature of the exhaust gas from the machine 1 is higher than the deterioration temperature (for example, 180 ° C) of the heat medium. Before this condition the ECU activates 3 the heater 21 , activates the pump 444 the heat medium conveying device 44 , switches the passage switching valve 445 to one side of the inner passage 432a the second passage 432 and closes the opening / closing valve 442 (please refer 12 ). Then, a supply of the heat medium from the heat medium tank becomes 441 stopped, and the air intake valve 443 is due to the negative pressure of the pump 444 open. Therefore, air from the passage switching valve 445 in the inner passage 432a the second passage 432 initiated.

Demzufolge wird, wie in 8 gezeigt ist, die Luft in die inneren Kammern 41b, 42b in den Wärmetauschkammern 41a, 42a der Wärmetauscher 41, 42 eingeleitet. Anschließend wird das Durchgangsumschaltventil 445 zu einer Seite des äußeren Durchgangs 432b des zweiten Durchgangs 432 umgeschaltet, und das Öffnungs-/Schließventil 442 ist in diesem Zustand geöffnet. Dann wird das Wärmemedium von dem Wärmemediumtank 441 zu dem äußeren Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 zugeführt und wird in die äußeren Kammern 41c, 42c der Wärmetauschkammern 41a, 42a eingeleitet. Zu dieser Zeit sind Luftschichten in den inneren Kammern 41b, 42b ausgebildet und arbeiten als Wärmeisolationsschichten, die zwischen den äußeren Kammern 41c, 42c und dem Abgasrohr 11 angeordnet sind. Das heißt durch Vermeiden eines direkten Kontakts des Wärmemediums in den äußeren Kammern 41c, 42c mit dem Abgasrohr 11, in dem heißes Abgas strömt, wird die Wärme effektiv ausgetauscht, wird die rückgewonnene Wärme wiederverwendet und die Temperatur des Abgaskatalysators 2 wird schnell auf die Aktivierungstemperatur des Katalysators angehoben, während eine Verschlechterung des Wärmemediums verhindert wird.As a result, as in 8th shown is the air in the inner chambers 41b . 42b in the heat exchange chambers 41a . 42a the heat exchanger 41 . 42 initiated. Subsequently, the passage switching valve 445 to one side of the outer passage 432b the second passage 432 switched, and the opening / closing valve 442 is open in this state. Then, the heat medium from the heat medium tank 441 to the outer passage 432b the second passage 432 fed and is in the outer chambers 41c . 42c the heat exchange chambers 41a . 42a initiated. At this time there are air layers in the inner chambers 41b . 42b trained and work as heat insulation layers, which are between the outer chambers 41c . 42c and the exhaust pipe 11 are arranged. That is, by avoiding direct contact of the heat medium in the outer chambers 41c . 42c with the exhaust pipe 11 in which hot exhaust gas flows, the heat is effectively exchanged, the recovered heat is reused and the temperature of the exhaust gas catalyst 2 will quickly reach the activation temperature of the cata- tor raised, while a deterioration of the heat medium is prevented.

Wie in 12 gezeigt ist, wenn die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 die Aktivierungstemperatur (beispielsweise 250°C) des Katalysators erreicht, wird die Heizeinrichtung 21 zum Erwärmen des Abgaskatalysators 2 gestoppt. Wenn die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 weiter erhöht wird und annähernd die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise 500°C) des Wärmemediums erreicht, das durch die äußeren Kammern 41c, 42c hindurchströmt, schließt die ECU 3 das Öffnungs-/Schließventil 442 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44. Dann wird das Lufteinlassventil 443 durch den Unterdruck der Pumpe 444 geöffnet. Deshalb wird die Luft von dem Durchgangsumschaltventil 445 zu dem äußeren Durchgang 432b des zweiten Durchgangs 432 angesaugt und wird in die äußeren Kammern 41c, 42c eingeleitet. Dann wird die Pumpe 444 gestoppt. Demzufolge bilden sich sowohl in den inneren Kammern 41b, 42b und den äußeren Kammern 41c, 42c der Wärmetauschkammern 41a, 42a stagnierende Luftschichten.As in 12 shown when the temperature of the exhaust gas from the machine 1 reaches the activation temperature (for example, 250 ° C) of the catalyst, the heater 21 for heating the catalytic converter 2 stopped. When the temperature of the exhaust gas from the machine 1 is further increased and reaches approximately the deterioration temperature (for example, 500 ° C) of the heat medium, through the outer chambers 41c . 42c flows through, the ECU closes 3 the opening / closing valve 442 the heat medium conveying device 44 , Then the air inlet valve 443 by the negative pressure of the pump 444 open. Therefore, the air from the passage switching valve 445 to the outer passage 432b the second passage 432 sucked in and gets into the outer chambers 41c . 42c initiated. Then the pump 444 stopped. As a result, both form in the inner chambers 41b . 42b and the outer chambers 41c . 42c the heat exchange chambers 41a . 42a stagnant layers of air.

9 zeigt den Fall, in dem die Temperatur des Abgases von der Maschine 1 höher wird als die Verschlechterungstemperatur (beispielsweise 900°C) des Katalysators in dem Abgaskatalysator 2. In diesem Fall, während die Luftschichten in den inneren Kammern 41b, 42b und den äußeren Kammern 41c, 42c der Wärmetauschkammern 41a, 42a ausgebildet sind, wie in 9 gezeigt ist, schaltet die ECU 3 das Durchgangsumschaltventil 445 der Wärmemediumbeförderungsvorrichtung 44 in 10 zu einer Seite des inneren Durchgangs 432a des zweiten Durchgangs 432 und aktiviert in diesem Zustand die Pumpe 444. 9 shows the case where the temperature of the exhaust gas from the machine 1 becomes higher than the deterioration temperature (for example, 900 ° C) of the catalyst in the exhaust gas catalyst 2 , In this case, while the air layers in the inner chambers 41b . 42b and the outer chambers 41c . 42c the heat exchange chambers 41a . 42a are trained, as in 9 is shown, the ECU turns off 3 the passage switching valve 445 the heat medium conveying device 44 in 10 to one side of the inner passage 432a the second passage 432 and activates the pump in this state 444 ,

Demzufolge strömt Luft zwischen den Wärmetauschern 41, 42 als Wärmeübertragungseinrichtung. Das heißt, da das Öffnungs-/Schließventil 442 geschlossen ist, wird die Luft von dem Lufteinlassventil 443 durch den Unterdruck der Pumpe 444 angesaugt. Dann wird die Luft von dem Durchgangsumschaltventil 445 durch den inneren Durchgang 432a des zweiten Durchgangs 432 hindurch zu dem Wärmetauscher 41 an der stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 zugeführt. In dem Wärmetauscher 41 wird Wärme des heißen Abgases zu der Luft abgestrahlt, die durch die innere Kammer 41b der Wärmetauschkammer 41a strömt. Dann wird die Luft durch den inneren Durchgang 431a des ersten Durchgangs 431 zu dem Wärmetauscher 42 an der stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators 2 zugeführt. In dem Wärmetauscher 42 wird die Wärme, die durch die Luft transportiert wird, die durch die innere Kammer 42b der Wärmetauschkammer 42a strömt, zu dem relativ kalten Abgas abgestrahlt. Deshalb wird verhindert, dass heißes Abgas, das eine Temperatur hat, die höher als die Verschlechterungstemperatur des Katalysators ist, in den Abgaskatalysator 2 strömt. Deshalb ist es möglich, eine Verschlechterung des Abgaskatalysators 2 zu hemmen, und zu ermöglichen, dass der Abgaskatalysator 2 eine sehr gute Reinigungsleistung bereitstellt.As a result, air flows between the heat exchangers 41 . 42 as a heat transfer device. That is, because the opening / closing valve 442 is closed, the air from the air inlet valve 443 by the negative pressure of the pump 444 sucked. Then, the air from the passage switching valve 445 through the inner passage 432a the second passage 432 through to the heat exchanger 41 on the upstream side of the catalytic converter 2 fed. In the heat exchanger 41 Heat from the hot exhaust gas is radiated to the air passing through the inner chamber 41b the heat exchange chamber 41a flows. Then the air gets through the inner passage 431a the first passage 431 to the heat exchanger 42 on the downstream side of the catalytic converter 2 fed. In the heat exchanger 42 is the heat that is transported through the air, passing through the inner chamber 42b the heat exchange chamber 42a flows, emitted to the relatively cold exhaust gas. Therefore, hot exhaust gas having a temperature higher than the deterioration temperature of the catalyst is prevented from being introduced into the exhaust gas catalyst 2 flows. Therefore, it is possible to deteriorate the catalytic converter 2 to inhibit, and to allow the catalytic converter 2 provides a very good cleaning performance.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Abgaswärme effizient wiederzuverwenden, um eine Verschlechterung eines Wärmemediums und eines Abgaskatalysators durch heißes Abgas zu hemmen, und um eine effiziente Temperatursteuerung des Abgaskatalysators zu realisieren. Deshalb kann das Abgasbehandlungsgerät, das einen relativ einfachen Aufbau hat, eine hohe Leistung und eine hohe Zuverlässigkeit bereitstellen.As is described above, it is according to the present Invention possible to efficiently reuse the exhaust heat, a deterioration of a heat medium and a catalytic converter to inhibit hot exhaust, and to provide efficient temperature control to realize the catalytic converter. Therefore, the exhaust treatment device, which has a relatively simple structure, a high performance and a to provide high reliability.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen kommen dem Fachmann leicht in den Sinn. Die Erfindung in ihrer breiteren Hinsicht ist deshalb nicht auf die spezifischen Details, das repräsentative Gerät und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.additional Advantages and modifications come easily to the expert. The invention in its broader aspects is therefore not up the specific details, the representative device and the illustrative examples shown are limited and described.

Ein Abgaskatalysator (2) und eine Heizeinrichtung (21) sind in einem Abgasdurchgang (11) der Brennkraftmaschine installiert. Ein stromaufwärtsseitiger Wärmetauscher (41) und ein stromabwärtsseitiger Wärmetauscher (42), die durch einen Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) verbunden sind, sind an beiden Seiten des Abgaskatalysators (2) installiert. Eine Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (44) ist in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) installiert, um eine Strömung des Wärmemediums in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) zu ermöglichen und zu unterbinden. Ein Steuergerät (3) steuert die Heizeinrichtung (21) und die Wärmemediumbeförderungsvorrichtung (44), so dass das Wärmemedium die Wärme von dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher (42) zu dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher (41) oder von dem stromaufwärtsseitigen Wärmetauscher (41) zu dem stromabwärtsseitigen Wärmetauscher (42) gemäß einer Temperatur des Abgases transportiert, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird.An exhaust gas catalyst ( 2 ) and a heating device ( 21 ) are in an exhaust passage ( 11 ) of the internal combustion engine installed. An upstream heat exchanger ( 41 ) and a downstream heat exchanger ( 42 ) passing through a heat recovery passage ( 43 ) are on both sides of the catalytic converter ( 2 ) Installed. A heat medium conveying device ( 44 ) is in the heat recovery passage ( 43 ) to control a flow of the heat medium in the heat recovery passage ( 43 ) and to prevent. A control unit ( 3 ) controls the heater ( 21 ) and the heat medium conveying device ( 44 ) so that the heat medium absorbs the heat from the downstream heat exchanger ( 42 ) to the upstream side heat exchanger ( 41 ) or from the upstream heat exchanger ( 41 ) to the downstream heat exchanger ( 42 ) transported in accordance with a temperature of the exhaust gas, which from the internal combustion engine in the exhaust passage ( 11 ) is delivered.

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Claims (9)

Abgasbehandlungsgerät für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgaskatalysator (2), der in sich einen Katalysator aufnimmt und der in einem Abgasdurchgang (11) der Brennkraftmaschine installiert ist; einer Erwärmungseinrichtung (21) zum Erwärmen des Abgaskatalysators (2); einer stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41), die an dem Abgasdurchgang (11) an einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskatalysators (2) installiert ist; einer stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42), die an dem Abgasdurchgang (11) an einer stromabwärtigen Seite des Abgaskatalysators (2) installiert ist; einem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43), der die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (41) mit der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) verbindet, so dass ein Wärmemedium in diesen zirkulieren kann; einer Wärmemediumbeförderungseinrichtung (44), die in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) installiert ist, um eine Strömung des Wärmemediums in dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) zu ermöglichen und zu unterbinden; und einer Steuerungseinrichtung (3) zum Steuern eines Betriebs der Erwärmungseinrichtung (21) und eines Betriebs der Wärmemediumbeförderungseinrichtung (44) derart, dass das Wärmemedium die Wärme von der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) zu der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) oder von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) zu der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) gemäß einer Temperatur des Abgases transportiert, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird.Exhaust treatment device for an internal combustion engine with an exhaust gas catalytic converter ( 2 ), which receives a catalyst in itself and in an exhaust passage ( 11 ) of the internal combustion engine is installed; a heating device ( 21 ) for heating the catalytic converter ( 2 ); an upstream side heat exchange device ( 41 ) located at the exhaust passage ( 11 ) on an upstream side of the catalytic converter ( 2 ) is installed; a downstream-side heat exchange device ( 42 ) located at the exhaust passage ( 11 ) on a downstream side of the catalytic converter ( 2 ) is installed; a heat recovery passage ( 43 ), which the upstream side heat exchange device ( 41 ) with the downstream side heat exchange device ( 42 ) so that a heat medium can circulate in them; a heat medium conveying device ( 44 ), which are in the heat recovery passage ( 43 ) is installed to prevent a flow of the heat medium in the heat recovery passage ( 43 ) and to prevent; and a control device ( 3 ) for controlling an operation of the heating device ( 21 ) and operation of the heat medium conveying device ( 44 ) such that the heat medium absorbs the heat from the downstream side heat exchange device ( 42 ) to the upstream side heat exchange device ( 41 ) or from the upstream side heat exchanger device ( 41 ) to the downstream side heat exchange device ( 42 ) transported in accordance with a temperature of the exhaust gas, which from the internal combustion engine in the exhaust passage ( 11 ) is delivered. Abgasbehandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (3) den Betrieb der Erwärmungseinrichtung (21) und den Betrieb der Wärmemediumbeförderungseinrichtung (44) aktiviert, so dass das Wärmemedium die Wärme von dem Abgas an der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) aufnimmt und die an der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) aufgenommene Wärme zu dem Abgas abgibt, das durch die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (41) hindurchströmt, wenn die Temperatur des Abgases, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird, niedriger als eine Aktivierungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator (2) ist.Exhaust treatment device according to claim 1, wherein the control device ( 3 ) the operation of the heating device ( 21 ) and the operation of the heat medium conveying device ( 44 ), so that the heat medium absorbs the heat from the exhaust gas at the downstream side heat exchange device (10). 42 ) and the at the downstream heat exchanger device ( 42 ) dissipates absorbed heat to the exhaust gas discharged through the upstream side heat exchanger device ( 41 ), when the temperature of the exhaust gas flowing from the internal combustion engine into the exhaust gas passage ( 11 ) is lower than an activation temperature of the catalyst in the catalytic converter ( 2 ). Abgasbehandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (3) den Betrieb der Erwärmungseinrichtung (21) stoppt und den Betrieb der Wärmemediumbeförderungseinrichtung (44) aktiviert, so dass das Wärmemedium die Wärme von dem Abgas an der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) aufnimmt und die an der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) aufgenommene Wärme zu dem Abgas abgibt, das durch die stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (42) strömt, wenn die Temperatur des Abgases, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird, gleich wie oder höher als eine Verschlechterungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator (2) ist.Exhaust treatment device according to claim 1, wherein the control device ( 3 ) the operation of the heating device ( 21 ) stops and the operation of the heat medium transport device ( 44 ), so that the heat medium absorbs the heat from the exhaust gas at the upstream side heat exchange device (10). 41 ) and the at the upstream side heat exchange device ( 41 ) dissipates absorbed heat to the exhaust gas emitted by the downstream heat exchanger device ( 42 ) flows when the temperature of the exhaust gas flowing from the internal combustion engine into the exhaust gas passage ( 11 ) is equal to or higher than a deterioration temperature of the catalyst in the exhaust gas catalyst ( 2 ). Abgasbehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinrichtung (3) den Betrieb der Erwärmungseinrichtung (21) stoppt, wenn die Temperatur des Abgases, das von der Brennkraftmaschine in den Abgasdurchgang (11) abgegeben wird, gleich wie oder höher als eine Aktivierungstemperatur des Katalysators in dem Abgaskatalysator (2) ist.Exhaust treatment device according to one of claims 1 to 3, wherein the control device ( 3 ) the operation of the heating device ( 21 ) stops when the temperature of the exhaust gas flowing from the engine into the exhaust passage ( 11 ) is equal to or higher than an activation temperature of the catalyst in the catalytic converter ( 2 ). Abgasbehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) einen ersten Durchgang (431) und einen zweiten Durchgang (432) hat, die jeweils die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (41) mit der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) verbinden; und die stromaufwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (41), die stromabwärtsseitige Wärmetauscheinrichtung (42), der erste Durchgang (431) und der zweite Durchgang (432) einen Kreis bilden, in dem das Wärmemedium zirkuliert, um die Wärme von einer Einrichtung von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) und der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) zu der anderen Einrichtung von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) und der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) zu transportieren.The exhaust treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein: the heat recovery passage ( 43 ) a first pass ( 431 ) and a second pass ( 432 ), each having the upstream side heat exchange device ( 41 ) with the downstream side heat exchange device ( 42 ) connect; and the upstream side heat exchange device ( 41 ), the downstream heat exchange device ( 42 ), the first passage ( 431 ) and the second passage ( 432 ) form a circuit in which the heat medium circulates to absorb the heat from a device of the upstream side heat exchange device ( 41 ) and the downstream heat exchanger device ( 42 ) to the other device of the upstream side heat exchange device ( 41 ) and the downstream heat exchanger device ( 42 ) to transport. Abgasbehandlungsgerät nach Anspruch 5, wobei jede von der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) und der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) an einer Außenfläche des Abgasdurchgangs (11) installiert ist und eine Wärmetauschkammer (41a, 42a) hat, die mit dem ersten Durchgang (431) und dem zweiten Durchgang (432) verbunden ist, so dass das Wärmemedium, das durch die Wärmetauschkammer (41a, 42a) hindurchgeht, Wärme mit dem Abgas in dem Abgasdurchgang (11) austauscht.Exhaust treatment device according to claim 5, wherein each of the upstream side heat exchange device ( 41 ) and the downstream heat exchanger device ( 42 ) on an outer surface of the exhaust passage ( 11 ) is installed and a heat exchange chamber ( 41a . 42a ) with the first pass ( 431 ) and the second pass ( 432 ), so that the heat medium passing through the heat exchange chamber ( 41a . 42a ), heat with the exhaust gas in the exhaust passage ( 11 ) exchanges. Abgasbehandlungsgerät nach Anspruch 6, wobei die Wärmetauschkammer (41a, 42a) eine innere Kammer (41b, 42b) hat, die den Abgasdurchgang (11) umgibt, und eine äußere Kammer (41c, 42c) hat, die die innere Kammer (41b, 42b) umgibt, wobei das Gerät des Weiteren eine Durchgangsumschalteinrichtung (445) aufweist, damit das Wärmemedium durch entweder die innere Kammer (41b, 42b) oder die äußere Kammer (41c, 42c) strömen kann, um eine Menge der Wärme einzustellen, die zwischen dem Abgas und dem Wärmemedium an der stromaufwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (41) und der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) ausgetauscht wird.Exhaust treatment device according to claim 6, wherein the heat exchange chamber ( 41a . 42a ) an inner chamber ( 41b . 42b ), which has the exhaust passage ( 11 ), and an outer chamber ( 41c . 42c ), which has the inner chamber ( 41b . 42b ), the apparatus further comprising a passage switching device ( 445 ), so that the heat medium through either the inner chamber ( 41b . 42b ) or the outer chamber ( 41c . 42c ) to adjust an amount of heat between the exhaust gas and the heat medium at the upstream side heat exchange device (FIG. 41 ) and the downstream heat exchanger device ( 42 ) is exchanged. Abgasbehandlungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, das des Weiteren eine Einrichtung (442, 443, 444) zum Ändern einer Art des Wärmemediums hat, das von dem Wärmerückgewinnungsdurchgang (43) in die Wärmetauschkammer (41a, 42a) eingeleitet wird.Exhaust gas treatment apparatus according to claim 6 or 7, further comprising means ( 442 . 443 . 444 ) for changing a kind of the heat medium discharged from the heat recovery passage ( 43 ) in the heat exchange chamber ( 41a . 42a ) is initiated. Abgasbehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das des Weiteren einen zweiten Wärmerückgewinnungsdurchgang (45) zum Transportieren der Wärme von der stromabwärtsseitigen Wärmetauscheinrichtung (42) zu einem externen Gerät (1, 5) aufweist.The exhaust treatment apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a second heat recovery passage (16). 45 ) for transporting the heat from the downstream side heat exchange device (FIG. 42 ) to an external device ( 1 . 5 ) having.
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